функции человека в асу, воздействующей на экосистему

УДК 502.3.(075.8)
ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА В АСУ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩЕЙ НА ЭКОСИСТЕМУ
А.Д. Злобин, В.Н. Пряхин
ФГОУ ВПО МГУП, г. Москва, Россия
История НТП - совершенствование орудий труда, технологий и наращивание темпов
энергопотребления с целью создания потребительских ценностей для людей. В процессе
эволюции от примата до человека разумного накоплены знания, возникло научное
представление о среде обитания, опыт использования природных сил и создания машин.
Индустриальное общество пара и электричества получило доступ к атомной энергии.
Научно-техническая революция (НТР) обусловила возникновение информационных
технологий, искусственного интеллекта, социально-экономических процессов, что
присуще информационному обществу. Торжество науки, техники и человеческого
разума омрачены, к сожалению, негативными явлениями, техногенными катастрофами
(Чернобыль). Глобальное загрязнение окружающей среды, сопровождающееся
парниковым эффектом, дефицит чистой воды, ухудшение физического здоровья людей
из-за нитратов, пищевых добавок и новых продуктов питания - все это стало следствием
НТР. Человек, способный управлять потоками энергии, сравнимыми с планетарными,
вступает в противоречия с объективными законами природы и общества, когда дело
касается экономики. В социально-экономической сфере сфокусированы основные
противоречия природы, общества и человека [1].
Закон роста производительности труда (С.А Подолинский)
d
 t   0 ,
dt
W t  ; M t  - численность работающих; W t     N t   t    t  P t  ,
где
P t  
 t  
M
t
мера труда;  - необходимое рабочее время; N t   мощность затрачиваемая ежечасно
(норматив Эмерсона);  - ежегодный темп роста производительности труда; Pt  технические возможности общественного производства.
Закон экономии рабочего времени (К.Маркс)
d
W t 
 t   0 ,  t  
.
dt
N t  t 
Закон возрастающей прибавочной стоимости
d
P  0 , Pt   N t   0      N t   0 
d t 
Закон простого воспротизводства (Д.Рикардо)
dN
0.
dt
Закон расширенного воспроизводства (Миль.)
dN
0.
dt
Закон конкурентной борьбы (Фишер):
В конкурентной борьбе побеждает тот из конкурентов 1 или 2, кто выполнения
dP1 dP2
условия: а) Р1 - Р2 > 0,
б)
.

dt
dt
Закон соответствия спроса и предложения (Д. Кейнс)
d
 t   0,  t   P * t   1 ,
dt
Pt 
где P*(t) - обеспеченный спросом поток произведенных товаров; Р(t) - общий поток
произведенных товаров.
Основные экономические законы, выраженные в терминах измеряемых величин,
раскрывают разные стороны закона роста производительности труда. В большинстве
законов отсутствуют:
коэффициент совершенствования технологии (t);
полезная мощность Р(t);
мощность потерь G(t);
коэффициент ресурс отдачи (t).
Из-за этого в существующих экономических теориях нет места для воспроизводства
окружающей природной среды. Наглядный тому пример - проблема Киотского
протокола.
Использование природных ресурсов в химической, нефтеперерабатывающей и
атомной промышленности ведется на основе наукоемких технологий. Автоматические
системы управления
(АСУ) используются сегодня во всех производствах. В
агропромышленном комплексе производственные процессы существенно отличны от
промышленных, но и они подчиняются как законам природы, так и алгоритмам,
описывающим поведение систем при воздействии оператора. В зависимости от
технологического процесса человек (оператор) решает предназначенные ему функции,
руководствуясь алгоритмами, как формальное звено АСУ.
Поведение АСУ описывается системой уравнений, константами и контролируемыми
параметрами, которые принимают текущие значения в зависимости от воздействия
окружающей среды и изменения производственного процесса. Уведомительная
информация о состоянии (параметрах) отдельных звеньев анализируется автоматически в
штатных условиях с учетом функциональных ресурсов АСУ. В нештатных условиях,
непредусмотренных технологическим процессом, при уходе параметров за
установленные пределы, возникает потребность в интеллектуальных ресурсах человека.
Опознать образ в хаосе информации, сделать оптимальный выбор из возможных
вариантов, устанавливать параметры в широком диапазоне он умеет делать лучше, чем
машина (компьютер). В то же время, ему не угнаться за машиной при выполнении
простых однообразных операций (счет денежных купюр, производство копирования,
обработка текста). На заре автоматизации информацию о состоянии узлов АСУ выводили
на большие пульты. Оптимизацией представления информации системы (например
авиалайнера) занимается наука эргономика. По мере развития вычислительной техники
стало возможным предварительный анализ информации вести в автоматическом режиме,
а оператору для контроля выдавать только проблемную информацию, нужную для
выполнения команд, обеспечивающих устойчивую работу системы.
При этом необходимо учитывать «человеческий фактор» оператора в системе
«человек-машина»:
стрессоустойчивость;
скорость реакции, тип нервной деятельности;
психическое состояние и здоровья;
мотивацию поступков, шкалу моральных и материальных ценностей;
профессиональную подготовку и опыт работы.
Каждое звено АСУ характеризуется пороговой чувствительностью к входному
сигналу, избирательностью управляющего сигнала на фоне помех, постоянной времени
отработки выходного сигнала при поступлении команды (сигнала на вход). Если звенья
системы имеют четкие характеристики, то человек остается «слабым звеном». При
разном состоянии здоровья и обстоятельств, влияющих на его работоспособность,
оператор будет по-разному реагировать на одни и те же сигналы АСУ. Не случайно, что
при расследовании техногенных катастроф и тяжелых аварий все чаще выступает
«человеческий фактор». Очень поучительно помнить причины Чернобыльской
катастрофы, когда люди пытались с лучшими намерениями провести опасные
эксперименты. Ошибка украинских ракетчиков привела к гибели пассажирского самолета
ТУ-134 над Черным морем. Ненадлежащее исполнение своих обязанностей швейцарским
авиадиспетчером привело к столкновению в воздухе транспортного самолета ОАЭ и
российского воздушного лайнера. Экологические системы могут рассматриваться как
самоорганизующиеся, с большой постоянной времени перехода из одного устойчивого
состояния в другое [2]. Если проекты века по созданию каскадов ГЭС на крупнейших
реках были компромиссом между охраной природы и экономической неизбежностью, то
поворот стока северных рек - амбиции, порожденные «человеческим» фактором.
В системах с короткими переходными процессами отработка выходного сигнала А i
описывается функционально

t
Ai  K  e ,
где К - коэффициент пропорциональности;  - постоянная времени, зависящая от
компонентов звена АСУ.
При анализе цикла регулирования системы она отрабатывает управляющую
команду (сигнал) за время t = 2…3  . Если оператор получит подтверждение через
(2…3)  , то очередную команду он выдаст после задержки на время  сек. Поскольку
выход на заданный режим при ручном управлении осуществляется за 3…4 команды, то
важно, чтобы    , чтобы оператор мог иметь запас времени для анализа альтернатив
и принятия решения, ибо человек одновременно может контролировать 5…7 параметров.
Если он не будет успевать отслеживать изменениям состояний системы (рисунок), то она
может перейти в колебательное состояние и выйти из устойчивого режима работы.
Монитор
Оператор

Управляемый
объект
Орган
управления
Программа
Анализатор
Блок-схема управления системы с ручным и автоматическим управлением
Номер
шага
1
Ручное управление
Автоматическое управление
2
3
Время оператора
на регулирование
4
1
2
3
Поступление информации
об уходе параметров
Анализ информации
на мониторе
Оценка состояния
устойчивости системы.
Фиксация ухода параметра
системы
Анализатор выдает сигнал.
Программно-логический блок
выдает команду органу управления (ОУ)..
ОУ воздействует на
соответствующий канал
управления.
4
Принятие решения о
выборе управляющего
действия.
1
5
2
3
Оперативные
действия Настройка системы.
через органы управления.
Установление режима
работы системы.
Контроль
других
параметров
6
7
t
t +
t ++
t + + +
Продолжение табл.
4
t + ++
t +3  + 3 
В связи с повышением роста надежности компьютеров и электроники вероятность
отказов по техническим причинам снижается, зато число ошибок оператора, способных
создать аварийную ситуации возрастает.
Библиографический список
1. .Кузнецов О.Л., Кузнецов П.Г., Большаков Б.Е.. Система природа - общество человек: Устойчивое развитие. - Государственный научный центр Российской
Федерации ВНИИгеосистем; МУПОиЧ «Дубна», 2000. 392 с.
2. Ваганов П.А., Им. М.С. Экологические риски. СПб., 2001.